位置情報を保持したシンギュラリティ細胞の遺伝子発現測定技術の開発

• Project Area: Singularity biology
• Project/Area Number: 21H00430
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60596823)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: RNA-seq / 単一細胞解析 / シンギュラリティ

Outline of Research at the Start

組織中で希少細胞として存在すると考えられるシンギュラリティ細胞とその周囲に存在する細胞を単一細胞レベルでプロファイリングすることは、シンギュラリティ細胞が集団として異質な細胞なのか、集団として押し出された結果なのか、その起源を知るうえで必須であると考える。顕微鏡下で観察されたシンギュラリティ細胞を、単一細胞レベルでシンギュラリティ細胞と周辺細胞を同時にラベリングすることで、より精度の高いシンギュラリティ細胞の同定と計測が可能となると考えられるが、これまでにその報告例はない。本提案では、光照射ピッキングによる細胞バーコーディングによるRNA-seq 法の開発とその技術供与を行う。

Outline of Annual Research Achievements

組織中で希少細胞として存在すると考えられるシンギュラリティ細胞を同定し、計測するうえで重要なのは、特定の細胞が次にどのような運命をたどるのかを単一細胞レベルで解析することである。特に、シンギュラリティ細胞とその周囲に存在する細胞を単一細胞レベルでプロファイリングすることは、シンギュラリティ細胞が集団として異質な細胞なのか、集団として押し出された結果なのか、その起源を知るうえで必須であると考える。顕微鏡下で観察されたシンギュラリティ細胞を、単一細胞レベルでシンギュラリティ細胞と周辺細胞を同時にラベリングすることで、より精度の高いシンギュラリティ細胞の同定と計測が可能となると考えられるが、これまでにその報告例はない。本提案では、光照射ピッキングによる細胞バーコーディングによるRNA-seq 法の開発を進めることを目的としている。研究代表者らは、本技術の根幹となる光照射ピッキング法として、光単離法を開発した。光単離法は、光分解性低分子の一つである6－ニトロピペロニルオキシメチル基（NPOM：6-nitropiperonyloxymethyl）を結合した逆転写プライマーを用いて細胞内で任意の細胞や構造体を光照射により光分解したプライマー由来のRNA情報のみを取得するRNA-seq法であり、少数細胞や核構造体内の転写情報の取得例を示した本法の論文発表を行った。今後は、光単離法を基盤とした細胞バーコーディング手法の開発を順次進める。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Modeling population size independent tissue epigenomes by ChIL‐seq with single thin sections (2021)
  • Author(s): Maehara Kazumitsu、Tomimatsu Kosuke、Harada Akihito、Tanaka Kaori、Sato Shoko、Fukuoka Megumi、Okada Seiji、Handa Tetsuya、Kurumizaka Hitoshi、Saitoh Noriko、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: Molecular Systems Biology Volume: 17 Issue: 11 Pages: 8934-8946
  • DOI: 10.15252/msb.202110323
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide analysis of chromatin structure changes upon MyoD binding in proliferative myoblasts during the cell cycle (2021)
  • Author(s): Wu Qianmei、Fujii Takeru、Harada Akihito、Tomimatsu Kosuke、Miyawaki-Kuwakado Atsuko、Fujita Masatoshi、Maehara Kazumitsu、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: - Issue: 6 Pages: 653-661
  • DOI: 10.1093/jb/mvab001
  • NAID: 40022687719
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Targeted inhibition of EPAS1-driven IL-31 production by a small-molecule compound. (2021)
  • Author(s): Kamikaseda Y, Uruno T, Kunimura K, Harada A, Saiki K, Oisaki K, Sakata D, Nakahara T, Kido-Nakahara M, Kanai M, Nakamura S, Ohkawa Y, Furue M, Fukui Y.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol. Volume: 148 Issue: 2 Pages: 633-638
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2021.03.029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transcriptome analysis of gene expression changes upon enzymatic dissociation in skeletal myoblasts. (2021)
  • Author(s): Miyawaki-Kuwakado A, Wu Q, Harada A, Tomimatsu K, Fujii T, Maehara K, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Genes Cells. Volume: 26 Issue: 7 Pages: 530-540
  • DOI: 10.1111/gtc.12870
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High-depth spatial transcriptome analysis by photo-isolation chemistry. (2021)
  • Author(s): Honda M, Oki S, Kimura R, Harada A, Maehara K, Tanaka K, Meno C, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 12 Issue: 1 Pages: 4416-4416
  • DOI: 10.1038/s41467-021-24691-8
  • NAID: 120007141968
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chromatin structure-dependent histone incorporation revealed by a genome-wide deposition assay (2021)
  • Author(s): Hiroaki Tachiwana, Mariko Dacher, Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Yosuke Seto, Ryohei Katayama, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Noriko Saitoh
  • Journal Title: eLife Volume: 10
  • DOI: 10.7554/elife.66290
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ChIL法による単一細胞マルチオミクスプロファイリング (2021)
  • Author(s): 原田 哲仁, 藤井 健, 前原 一満, 田中 かおり, 木村 宏, 大川 恭行
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会
• [Presentation] Epigenomic lineage tracing toward the understanding acquisition of tissue-specific gene expression profile. (2021)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: ＩＭＳセミナー
  • Invited
• [Remarks] 九州大学 トランスクリプトミクス分野ホームページ
  • URL: https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/